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纤维过滤技术特点及应用

发布时间：2010/6/9 阅读次数：2111 字体大小: 【小】【中】【大】

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净水技术
WlATER PURIFICATION TECHNOLOGY Vo1．24 No．1 2005
纤维过滤技术特点及应用
袁士平宗理华曹英峰
(东北电力学院应用化学系，吉林省吉林市 132012)
摘要论述了纤维过滤技术的发展过程，分析了几种代表性纤维过滤装置的技术原理、结构特征、工艺特点及应用前景。
关键词过滤技术纤维过滤技术石英砂
The Fiber Filters Technique Characteristics and Applications
Yuan Shiping Zong lihua Cao Yingfeng
(Applied Chemistry Department Northeast China Institute of Electric Power
Engineering，Jilin 132012，China)
Abstract This paper discussed the technical development in fiber filter technique，analyzed technique
principle，construction and processing characteristics of a few representative fiber filters，introduced the ap—
plied foreground fiber filter technique．
Keywords filter technique fiber filter technique quartz sand
纤维作为过滤介质进行滤除流体中杂质的应用
历史较早，用于水处理过滤工艺过程是近20多年发
展起来的一项新技术。纤维是柔性丝状过滤介质，
可以根据工艺特点采用束状、捆状、球状或缠绕或织
物状等装填方式。纤维性能稳定，直径为微米级，过
滤精度高，具有水流阻力小等水力学特点，近些年
来，以纤维为滤料的过滤装置发展很快，类别较多，
本文介绍纤维过滤技术特点及应用进展。
1 纤维过滤技术特点
纤维过滤技术特点可归纳为如下几点：
1．过滤介质为直径20～50gm 的纤维丝构成，
有较大的比表面积；
2．纤维滤料构成的滤层有较大的孔隙率；
3．纤维滤料层为柔性丝状材料，密度较小，便于
以各种结构状态构成过滤介质，以适应过滤工艺的
需要；
4．纤维滤料阻力小，易实现深层过滤过程。
纤维滤料与石英砂滤料主要技术参数对比列于表1。
2 纤维过滤技术进展
2．1 压力式纤维过滤装置
2．1．1 软囊压力式过滤装置
该过滤器是上世纪80年代中期，由东北电力学
院[ 研制开发的第一代纤维过滤器(专利技术)，其
基本结构特点如图1所示。
一54 一
表1 纤维滤料与石英砂滤料技术参数对比
项目粒状滤料(石英砂) 纤维滤料
种类石英砂经膨化处理
的丙纶纤维
滤粒度(径) 1．2～0．5(arm) 50／~m
孔隙度 44 72 (过滤状态)
料 10000(m2／m’)
比表面积 4928(m ／m ) (过滤状态)
孔隙尺寸 136,um 118．6p．m
滤速(m／h) 5～10 ≥30
过滤精度 3
～ 5 ≯ 1
(滤出水浊度FTU)
截污容量(kg／m ) 1～1．2 4～5
过滤方式易发生表层易实现深层
过滤过程过滤过程
该过滤器以若干纤维束以一定的密度悬挂于孔
板上，为纤维固定端，纤维束下端栓有料坠，为自由
端。为调节滤层密度，在内部设置软囊式加压室，过
滤时(如图1(b)所示)，囊内充水使纤维处于压实状
态，清洗时(如图1(a)所示)，排出囊内水，使纤维束
疏松，配合反洗水和压缩空气进行清洗。
过滤器工艺特点如下
①由于其结构特点可发挥深层过滤作用，截污容量
大，是普通石英砂过滤器的3～5倍，可达到4~6kg／；
②过滤精度高，压实区孔隙较小，出水浊度≯
1FTU；
净水技术 Vo1．24 NO．1 2005
③ 由于纤维呈束状有序填充。因此阻力小；
④过滤流速较高，一般可达~30m／h；
⑤通过调节胶囊充水量，可调节滤速及过滤精度。
存在问题：
①囊式过滤器作为加压室的胶囊易破损而影响
使用；
②胶囊充水后胶囊占滤层体积1／5左右，占过
滤截面积的1／4左右，因而影响其有效过滤空间。
图1 软囊压力式纤维过滤装置不意图
2．1．2 双孔板式纤维过滤装置
该过滤器是笔者等开发的第二代过滤器(专利
技术)[2]，纤维束纵向有序栓挂在上下两孔板之间，
其中一块是活动孔板，另一块是固定孔板。根据水
流方向分为下流向和上流向两类。其工作原理是利
用水流压力使纤维滤层呈压实状态。
图2所示的是下向流式，即上孔板为活动孔板，
下孔板是固定孔板，过滤时水流自上而下推动上孔
板落下，压实纤维束(如图2(b)所示)，反洗时水流
由下而上托起孔板，拉直纤维束，使滤层疏松，配合
压缩空气实施反洗(如图2(a)所示)。
图2 下向流式纤维过滤装置示意图
双孔板型纤维过滤器结构简单，有效过滤面积
增大，截污容量高，是一种新型的纤维过滤装置。由
于存在壁流和偏流问题该过滤器精度有限。
2．1．3 双级纤维过滤装置
该过滤器是笔者等开发的第三代纤维过滤器
(专利技术)[33，其特点如下：
(1)结构特点
在无囊式双孔板纤维过滤装置(第一级过滤)基
础上，附设第二级过滤装置，实现在同一过滤装置内
同时实施第一级和第二级两级过滤，以提高其过滤
精度。结构示意图如图3所示。
图3 双级纤维过滤器结构不意图
(2)工艺特点
为充分发挥双级纤维过滤技术的特点，采用独
特的工艺过程实施过滤和反洗运行。过滤过程如图
4所示，水流自上而下推动活动孔板压实纤维，在活
动孔板与固定孔板间实施第一级过滤；一级滤出水
经设置在固定孔板上的第二级滤元实施第二级过
滤，二级滤出水经滤元芯汇集于母管送出罐外。
图4 双级纤维过滤示意图
反洗如图5所示，反洗水由反洗水入口进入，通
过固定孔板托起活动孔板，拉直纤维束，配合压缩空
气对一级过滤层实施反洗。
(3)技术参数
一55 —
纤维过滤技术特点及应用 Vo1．24 NO．1 2005
技术参数参见表1。
2．2 重力式纤维滤池
以纤维为滤料替代粒状滤料的重力式滤池(笔者
等开发的专利技术)m 目前已推广应用，效果较好。
反洗出口
反洗入口
图5 双级纤维过滤器反洗过程示意图
2．2．1 纤维滤池结构特点
滤池结构如图6所示，由进水装置、纤维滤料、
集水装置、布气装置等组成。
图6 纤维压力滤池结构示意图
2．2．2 运行原理
布水槽
活动多孔板
滤料
固定多孔板
进气孔
清水出口
反洗进口
排污口
运行时进水由布水槽流人池内，靠水压差和活
动孔板重力压实纤维，滤后水经集水装置收集送人
清水箱。
清洗时，反洗水和压缩空气分别从底部的集水
装置和布气装置进入，活动孔板在上向水流冲力和
纤维束浮力作用下上移，纤维束在水力冲刷和压缩
空气作用下，伸展、抖动，得以彻底清洗。
2．2．3 技术参数
表2 重力式纤维滤池技术参数
滤速(m／h) 1O～12
过滤精度(FTU) O．5～2．O
反洗水压(MPa) O．O5～O．1
反洗强度(L／m ·s) 8
清洗时间(min) 20～30
自耗水率( ) <1
重力式纤维滤池充分发挥了纤维滤料所具有的
特性，与石英砂滤池比较，具有截污容量大，过滤精
度高、制水量大、自耗水率低、占地面积小等特点，具
有良好的应用前景。
3 结束语
纤维过滤技术及设备经二十几年的研究、开发、
应用，显示出具有过滤精度高、出力大、阻力小、设备
结构新颖、多样等诸多特点，对传统的过滤技术与设
备正起着更新换代的变革作用，应用前景十分广阔。
参考文献
1 刘凡清．介质过滤方法及设备[P]．专利号87100467
2 王有力．变孔隙纤维过滤装置[P]．ZL．98244356．2实用新型公
告，2000，16(33)：50
3 袁士平．两级纤维过滤装置[P]．ZL．03212076．1
4 袁士平．重力滤池[P]．ZL．96218316．4
收稿日期：2004—3—2
第一作者简介：袁士平，1945年出生，东北电力学院教授，从事动力工程水处理专业的教学、科研、技术开发。电话：0432-4806045 13500984468-

lunwen.pdf

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